Jurnal ke-2

Analisis Penguat EDFA (Erbium Dopped Fiber Amplifier) pada
Sistem Komunikasi Optik
A. Bukhori Muslim (1101130009), Djatnika Muhammad Hilmy (1101130005), Fahrizal mohamad fadli (1101130020),
Gusty Aditya Arrazaq (1101130027), Heri Sulistiyo (1101130211), Immanuel Rayuzi P.Sinaga (1101130014), Mhd Furqan
Akbar (1101134365), Muhammad Aprianda Rahmadi (1101134355), Riski Muktiarto Nugroho A (1101134360)
Abstrak- Dalam penggunaan serat optik
tentunya terjadi redaman dalam proses penyaluran
informasi.
Dengan
demikian
dikembangkanlah
teknologi optical amplifier salah satu teknologi
penguatan optik yang sering digunakan adalah Erbium
Doped Fiber Amplifier (EDFA). EFDA bekerja dengan
cara mengotori inti dari serat optik dengan atom erbium
sehingga dapat memberian penguatan terhadap sinyal
yang melewatinya. Teknik ini dapat digunakan pada link
serat optik yang memiliki panjang ≥ 30.
Kata kunci : EDFA, Serat Optik, Erbium.
I. Pendahuluan
OPTICAL AMPLIFIER (PENGUAT OPTIK)
Dalam sistem komunikasi serat opti,jarak transmisi
sangat berpengaruh terhadap redaman pada fiber.
Disini penguat pada optik mempunyai peran yang
sangat penting untuk mengatasi masalah redaman
yang terjadi. Penguat optik akan langsung menguatkan
daya pada sinyal cahaya yang masuk, lebih efisien
dibandingkan dengan repeater yang perlu adanya
konversi cahaya ke listrik terlebih dahulu sebelum
digunakan. Secara umum terdapat tiga tipe penguat
optik yaitu Semiconductor Optical Amplifier (SOA),
Fiber Raman Amplifier (FRA) atau Raman Optical
Amplifier (ROA), dan Erbium Doped Fiber Amplifier
(EDFA)
1.
Jika terdapat cahaya sebagai sinyal masukkan, maka
kumpulan elektron tadi akan terstimulasi untuk
kembali ke pita valensi dengan memancarkan energi
untuk memperoleh penguatan.
2.
Raman Amplifier (RA)
Penguat raman bekerja berdasarkan prinsip hamburan
raman (raman scattering). Penguat ini tidak
menggunakan medium/serat khusus untuk melakukan
penguatan, tetapi hanya menggunakan media
transmisinya. Adapun karakteristiknya pada penguat
raman antara lain:
(-) Mekanisme penguatan menggunakan Stimulated
Raman Scattering (SRS)
(-) Secara efektif SRS merampas energi dari panjang
gelombang lebih pendek dan memberikannya kepada
panjang gelombang yang lebih panjang.
(-) Ketika sebuah cahaya monokromatik mengenai
atau menabrak sebuah partikel akan terjadi interaksi
tertentu antara cahaya tersebut dengan partiel yang
ditabraknya.
Cahaya
akan
di
pantulkan,
diserap/dibiaskan, atau terjadi pengacakan arah
cahaya (scattering). Jika scattering menimbulkan
perubahan panjang gelombang, maka fenomena nya
disebut dengan Raman Scatering yang akan
menghasilkan
daya
yang
lebih
tinggi.
Semiconductor Optical Amplifier (SOA)
SOA merupakan jenis amplifier yang menggunakan
semikonduktor untuk mendapatkan gain medium.
SOA memiliki struktur yang mirip dngan dioda laser
Fabry-Perot, namun memiliki sebuah elemen anti
refleksi di permukaanya. Tidak seperti amplifier yang
lain, SOA dipompa secara elektronik artinya langsung
melalui arus yang dipakai dan tidak membutuhkan
pump laser terpisah. Prinsip kerja dari SOA
miripdengan laser, dimana pada bagian aktif
semikonduktor, arus injeksi akan mengeksitasi
elektron-elektron dari pita valensi ke pita konduksi.
3.
Erbium Doped Fiber Amplifier (EDFA)
EDFA merupakan serat optik yang intinya (core)
dikotori oleh atom erbium sehingga dapat memberian
penguatan terhadap sinyal yang melewatinya. Erbium
itu sendiri merupakan elemen dari lantanida yang
mana elemen-elemenya cocok sebagai bahan aktif
dalam laser solid-state dikarenakan struktur elektron
nya. Ion-ion dari elemen ini memiliki kemampuan
nenyerap foton dengan panjang gelombang yang
tinggi. Keberadaan foton di dalam daerah panjang
gelombang emisi yang di stimulasi menyebabkan
terjadinya penguatan sinyal.
Berikut merupakan
menggunakan EDFA:
proses
penguatan
yang
IV. Proses Pembentukan Kurva EFDM
1.perbandingan kurva In-Line Amplifier
dengan kurva booster amplifier
(-) Pumping yaitu proses menaikkan elektron dari
tingkat energi dasar ke tingkat energi yang lebih tinggi
yang lebih dengan cara elektron tersebut menyerap
foton dengan panjang gelombang tertentu. Setelah
elektron berada diatas dingkat kestabilannya untuk
beberapa saat atau delay time maka elektron tersebut
akan kembali ke tingkat dasarnya baik oeh proses
emisi spontan atau emisi yang di stimulasi.
Teori Dasar
80
70
60
50
40
Gain
II.
IN-LINE AMP
Erbium digunakan sebagai dopan untuk penguatan
sinyal pada panjang gelombang di sekitar 1,55 mm
sedangkan
neodymium
dan
praseodymium
memungkinkan penguatan sinyal pada panjang
gelombang di sekitar 1,3 mm. Panjang gelombang
yang dapat diserap maupun dipancarkan oleh suatu ion
bergantung pada besarnya perbedaan energi (energy
gap) antara tingkat dasar dan tingkat yang lebih tinggi
darinya sebagaimana persamaan berikut ini:
30
20
10
0
-10
1 5 9 13 17 21 25 29 33 37 41 45 49 53 57 61 65 69
-20
-30
Panjang Gelombang
Gain 1
E_P=E_2-E_1= (h.c)/λ
dimana,
Ep = energi foton (Ev)
E2, E1 = tingkat energi (Ev)
h = konstanta Planck (6,626.10-34 J.s)
λ = panjang gelombang emisi (m)
Gain 2
Gain 3
Gain 4
Gain 5
Booster Amplifier
400,000,000
300,000,000
III. Prinsip kerja EFDA
200,000,000
Gain
Proses penguatan EFDA diawali dengan proses
pumping atau proses menaikan jumlah elektron dari
tingkat yang rendah menjadi jumlah elektron dengan
energi yang lebih tinggi. Proses ini dilakukan dengan
cara memanfaatkan elektron yang menyerap foton
yang memiliki panjang gelombang tertentu. Sehingga
sebagian elektron yang ada akan mengalami emisi
yang distimulasi (stimulated emission). stimulated
emission merupakan pemancaran cahaya pada panjang
gelombang, fasa, dan arah yang sama dengan sinyal,
dengan adanya pemancaran cahaya dengan fasa yang
sama makan kedua sinyal cahaya tersebut akan saling
menguatkan dengan demikian proses ini akan
memperkuat sinyal yang melewati EDFA.
100,000,000
0
1 5 9 131721252933374145495357616569
-100,000,000
-200,000,000
-300,000,000
Panjang Gelombang
Gain 1
Gain 2
Gain 4
Gain 5
Gain 3
2. Perbandingan kurva In-line Amplifier
3. Perbandingan kurva Booster dengan kurva
dengan kurva pre-amplifier
Pre amplifier
IN-LINE AMP
Booster Amplifier
80
400,000,000
70
300,000,000
60
200,000,000
50
40
100,000,000
Gain
Gain
30
20
0
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66
10
-100,000,000
0
-10 1 5 9 131721252933374145495357616569
-20
-200,000,000
-300,000,000
-30
Panjang Gelombang
Panjang Gelombang
Gain 1
Gain 2
Gain 4
Gain 5
Gain 3
Gain 1
Gain 2
Gain 4
Gain 5
Pre Amplifier
400,000,000
400,000,000
300,000,000
300,000,000
200,000,000
200,000,000
100,000,000
100,000,000
Gain
Gain
Pre Amplifier
0
0
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66
1 6 111621263136414651566166
-100,000,000
-100,000,000
-200,000,000
-200,000,000
-300,000,000
-300,000,000
Axis Title
Gain 1
Gain 2
Gain 4
Gain 5
Gain 3
Gain 3
Axis Title
Gain 1
Gain 2
Gain 4
Gain 5
Gain 3
Dari percobaan yang dilakukan
menggunakan software Optisystem
diperoleh
hasil
dengan
sistem komunikasi optik
https://alisalehwangeng.wordpres
s.com/2010/01/09/skso-sistem-
semakin pendek panjang gelombang
komunikasi-serat-optik/

http://www.kompasiana.com/mus
terjadi
limah/penguat-optik-edfa-dalam-
Pada hasil grafik kurva booster,
komunikasi-
penguatan maksimal terjadi ketika
optik_5500a2bba33311981450f9
berada di panjang gelombang ke 25
08
Pada hasil grafik kurva pre-amp,
penguatan secara maksimal terjadi
ketika berada di panjang gelombang
ke 31-37.

Modul praktikum Laboratorium
Pada hasil grafik kurva in-line amp,
sampai dengan 33.



maka semakin besar penguatan yang

Daftar Pustaka
analisis
sebagai berikut:

VI.
Dari semua grafik dapat dilihat
semakin besar power pump yang
digunakan
maka
semakin
besar
penguatan yang dihasilkan.
V.
Kesimpulan
Amplifier EDFA merupakan penguat optik
yang memiliki nilai gain yang paling tinggi
diantara
penguat
optik
lainnya.
Pada
penelitian ini, penempatan dengan jenis preamp dengan panjang EDFA 4 meter dan
power pump 700mW dimana nilai gain
berbanding lurus dengan nilai power pump,
semakin tinggi power pump semakin tinggi
juga nilai gain yang didapatkan demikian
pula sebaliknya.